物理學論文精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的物理學論文主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：物理學論文范文

二十世紀即將結，二十一世紀即將來臨，二十世紀是光輝燦爛的一個世紀，是個類社會發展最迅速的一個世紀，是科學技術發展最迅速的一個世紀，也是物理學發展最迅速的一個世紀。在這一百年中發生了物理學革命，建立了相對信紙和量子力學，完成了從經典物理學到現代物理學的轉變。在二十世紀二、三十年代以后，現代物理學在深度和廣度上有了進一步的蓬勃發展，產生了一系列的新學科的交叉學科、邊緣學科，人類對物質世界的規律有了更深刻的認識，物理學理論達到了一個新高度，現代物理學達到了成熟的階段。

在此世紀之交的時候，人們自然想展望一下二十一世紀物理學的發展前景，探索今后物理學發展的方向。我想談一談我對這個問題的一些看法和觀點。首先，我們來回顧一下上一個世紀之交物理學發展的情況，把當前的情況與一百年前的情況作比較對于探索二十一世紀物理學發展的方向是很有幫助的。

一、歷史的回顧

十九世紀末二十世紀初，經典物物學的各個分支學科均發展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學和統計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立，經典物理學達到了它的頂峰，當時人們以系統的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫，幾乎能完美地解釋所有已經觀察到的物理現象。由于經典物理學的巨大成就，當時不少物理學家產生了這樣一種思想：認為物理學的大廈已經建成，物理學的發展基本上已經完成，人們對物理世界的解釋已經達到了終點。物理學的一些基本的、原則的問題都已經解決，剩下來的只是進一步精確化的問題，即在一些細節上作一些補充和修正，使已知公式中的各個常數測得更精確一些。

然而，在十九世紀末二十世紀初，正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際，科學實驗卻發現了許多經典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發現：電子、X射線和放射性現象的發現。其次是經典物理學的萬里晴空中出現了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結果”和黑體輻射的“紫外災難”。[1]這些實驗結果與經典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經典物理學的傳統觀念受到巨大的沖擊，經典物理發生了“嚴重的危機”。由此引起了物理學的一場偉大的革命。愛因斯坦創立了相對論；海林堡、薛定諤等一群科學家創立了量子力學。現代物理學誕生了！

把物理學發展的現狀與上一個世紀之交的情況作比較，可以看到兩者之間有相似之外，也有不同之處。

在相對論和量子力學建立起來以后，現代物理學經過七十多年的發展，已經達到了成熟的階段。人類對物質世界規律的認識達到了空前的高度，用現有的理論幾乎能夠很好地解釋現在已知的一切物理現象。可以說，現代物理學的大廈已經建成。在這一點上，目前有情況與上一個世紀之交的情況很相似。因此，有少數物理學家認為今后物理學不會有革命性的進展了，物理學的根本性的問題、原則問題都已經解決了，今后能做到的只是在現有理論的基礎上在深度和廣度兩方面發展現代物理學，對現有的理論作一些補充和修正。然而，由于有了一百年前的歷史經驗，多數物理學家并不贊成這種觀點，他們相信物理學遲早會有突破性的發展。另一方面，雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現象是現代物理學的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴重到了非要徹底改造現有理認紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個世紀之交的情況不同。在上一個世紀之交，經典物理學發生了“嚴重的危機”；而在本世紀之交，現代物理學并無“危機”。因此，我認為目前發生現代物理學革命的條件似乎尚不成熟。

雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現象是現代物理學的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴重到了非要徹底改造現有理認紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個世紀之交的情況不同。在上一個世紀之交，經典物理學發生了“嚴重的危機”；而在本世紀之交，現代物理學并無“危機”。因此，我認為目前發生現代物理學革命的條件似乎尚不成熟。客觀物質世界是分層次的。一般說來，每個層次中的體系都由大量的小體系（屬于下一個層次）構成。從一定意義上說，宏觀與微觀是相對的，宏觀體系由大量的微觀系統構成。物質世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學研究的目的包括：探索各層次的運動規律和探索各層次間的聯系。

回顧二十世紀物理學的發展，是在三個方向上前進的。在二十一世紀，物理學也將在這三個方向上繼續向前發展。

1）在微觀方向上深入下去。在這個方向上，我們已經了解了原子核的結構，發現了大量的基本粒子及其運規律，建立了核物理學和粒子物理學，認識到強子是由夸克構成的。今后可能會有新的進展。但如果要探索更深層次的現象，必須有更強大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務，所以我認為近期內在這個方向上難以有突破性的進展。

2）在宏觀方向上拓展開去。1948年美國的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當時并未引起重視。1965年美國的彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測結果，為“大爆炸”理論提供了有力的證據，從此“大爆炸”理論得到廣泛的支持，1981年日本的佐藤勝彥和美國的古斯同時提出暴脹理論。八十年代以后，英國的霍金[2,3]等人開始論述宇宙的創生，認為宇宙從“無”誕生，今后在這個方向上將會繼續有所發展。從根本上來說，現代宇宙學的繼續發展有賴于向廣漠的宇宙更遙遠處觀測的新結果，這需要人類制造出比哈勃望遠鏡性能更優越得多的、各個波段的太空天文望遠鏡，這是很艱巨的任務。

我個人對于近年來提出的宇宙創生學說是不太信的，并且認為“大爆炸”理論只是對宇宙的一個近似的描述。因為現在的宇宙學研究的只是我們能觀測到的范圍以內的“宇宙”，而我相信宇宙是無限的，在我們這個“宇宙”以外還有無數個“宇宙”，這些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影響、有作用的。現代宇宙學只研究我們這個“宇宙”，當然只能得到近似的結果，把他們的延伸到“宇宙”創生了初及遙遠的未來，則失誤更大。

3）深入探索各層次間的聯系。

這正是統計物理學研究的主要內容。二十世紀在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態統計物理學有了得大的發展，然后建立了“耗散結構”理論、協同論和突變論，接著混沌論和分形論相繼發展起來了。近年來把這些分支學科都納入非線性科學的范疇。相信在二十一世紀非線性科學的發展有廣闊的前景。

上述的物理學的發展依然現代物理學現有的基本理論的框架內。在下個世紀，物理學的基本理論應該怎樣發展呢？有一些物理學家在追求“超統一理論”。在這方面，起初是愛因斯坦、海森堡等天才科學家努力探索“統一場論”；直到1967、1968年，美國的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統一電磁力和弱力的“電弱理論”；目前有一些物理學家正在探索加上強力的“大統一理論”以及再加上引力把四種力都統一起來的“超統一理論”，他們的探索能否成功尚未定論。

愛因斯坦當初探索“統一場論”是基于他的“物理世界統一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最終沒有成功。我對此有不同的觀點，根據辯證唯物主義的基本原理，我認為“物質世界是既統一，又多樣化的”。且莫論追求“超統一理論”能否成功，即便此理論完成了，它也不是物理學發展的終點。因為“在絕對的總的宇宙發展過程中，各個具體過程的發展都是相對的，因而在絕對真理的長河中，人們對于在各個一定發展階段上的具體過程的認識只具有相對的真理性。無數相對的真理之總和，就是絕對的真理。”“人們在實踐中對于真理的認識也就永遠沒有完結。”[5]

現代物理學的革命將怎樣發生呢？我認為可能有兩個方面值得考試：

1）客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢？現在我們不知道。我的直覺是：將來最早發現的第五種力可能存在于生命現象中。物質構成了生命體之后，其運動和變化實在太奧妙了，我們沒有認識的問題實在太多了，我們今天對于生命科學的認識猶如亞里斯多德時代的人們對于物理學的認識，因此在這方面取得突破性的進展是很可能的。我認為，物理學業與生命科學的交叉點是二十一世紀物理學發展的方向之一，與此有關的最關于復雜性研究的非線性科學的發展。

2）現代物理學理論也只是相對真理，而不是絕對真理。應該通過審思現代物理學理論基礎的不完善性來探尋現代物理學革命的突破口，在下一節中將介紹我的觀點。

三、現代物理學的理論基礎是完美的嗎？

相對論和量子力學是現代物理學的兩大支柱，這兩大支柱的理論基礎是否十全十美的

呢？我們來審思一下這個問題。

1）對相對論的審思

當年愛因斯坦就是從關于光速和關于時間要領的思考開始，創立了狹義相對論[1]。我們今天探尋現代物理學革命的突破口，也應該從重新審思時空的概念入手。愛因勞動保護坦創立狹義相對論是從講座慣性系中不同地點的兩個“事件”的同時性開始的[4]，他規定用光信號校正不同地點的兩個時鐘來定義“同時”，這樣就很自然地導出了洛侖茲變換，進一步導致一個四維時空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛因勞動保護擔提出用光信號來校正時鐘，而不用別的信號呢？在他的論文中沒有說明這個問題，其實這是有深刻含意的。

時間、空間是物質運動的表現形式，不能脫離物理質運動談論時間、空間，在定義時空時應該說明是關于什么運動的時空。現代物理學認為超距作用是不存在的，A處發生的“事件”影響B處的“事件”必須通過一定的場傳遞過去，傳遞需要一定的時間，時間、空間的定義與這個傳遞速度是密切相關的。如果這種場是電磁場，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛因斯坦定義的時空實際上是關于由電磁相互作用引起的物質運動的時空，適用于描述這種運動。

愛因斯坦把他定義的時間應用于所有的物質運動，實際上就暗含了這樣的假設：引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢？令引力相互作用的傳遞速度為c＇。至今為止，并無實驗事實證明c＇等于c。愛因斯坦因他的“物質世界統一性”的世界觀而在實際上假定了c=c＇。我持有“物質世界既統一，又多樣化的”以觀點，再加之電磁力和引力的強度在數量級上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工樣，關于由電磁力引起的物質運動的四維時空（x，y，z，ict）和關于由引力引起的運動的時空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的問題只涉及一種相互作用，則按照現在的理論建立起來的運動方程的形式不變。例如，愛因斯坦引力場方程的形式不變，只需把常數c改為c＇。如果研究的問題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過，首要的事情是由實驗事實來判斷c＇和c是否相等；如果不相等，需要導出c＇的數值。

我在二十多年前開始形成上述觀點，當時測量引力波是眾所矚目的一個熱點，我曾對那些實驗寄予厚望，希望能從實驗結果推算出c＇是否等于c。令人遺憾的是，經過長斯的努力引引力波實驗沒有獲得肯定的結果，隨后這項工作冷下去了。根據愛國斯坦理論預言的引力波是微弱的，如果在現代實驗技術能夠達到的測量靈敏度和準確度之下，這樣弱的引力波應該能夠探測到的話，長期的實驗得不到肯定的結果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點。應該從c＇可能不等于c這個角度來考慮問題，如果c＇和c有較大的差異，則可能導出引力波的強度比根據愛因勞動保護坦理論預言的強度弱得多的結果。

弱力、強力與引力、電磁力有本質的不同，前兩者是短程力，后兩者是長程力。不同的相互作用是通過傳遞不同的媒介粒子而實現的。引力相互作用的傳遞者是引力子；電磁相互作用的傳遞者是光子；弱相互作用的傳遞者是規范粒子（光子除外）；強相互作用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質量為零，按照愛因斯坦的理論，引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。并且與傳遞粒子的靜質量和能量有關，因而其傳遞速度是多種多樣的。

在研究由弱或強相互作用引起的物質運動時，定義慣性系中不同的地點的兩個“事件”的“同時”，是否應該用弱力或強力信號取代光信號呢？我對核物理學和粒子物理學是外行，不想貿然回答這個問題。如果應該用弱力或強力信號取代光信號，那么關于由弱力或強力引起的物質運動的時空和關于由電磁力引起的運動的時空（x，y，z，ict）及關于由引力引起的運動的時空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。設弱或強相互作用的傳遞速度為c＇＇，c＇＇不是常數，而是可變的，則關于由弱或強力引起的運動的時空為（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），時間t＇＇和空間（x＇＇，y＇＇，z＇＇）將是c＇的函數。然而，很可能應該這樣來考慮問題：關于由弱力引起的運動的時空，在定義中應該以規范粒子的靜質量取作零時的速度c1取代光速c。由于“電弱理論”把弱力和電磁力統一起來了，因此有可能c1=c，則關于由弱力引起的運動的時空和關于由電磁力引起的運動的時空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關于由強力引起的運動的時空，在定義中應該以介子的靜質量取作零（在理論上取作零，在實際上沒有靜質量為零的介子）時的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。則關于由強力引起的運動的時空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。無論上述兩種考慮中哪一種是對的，整個物質世界的時空將是高于四維的多維時空。對于由短程力（或只是強力）引起的物質運動，如果時空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說需要建立新的量子場論、新的核物理學和新的粒子物理學等。如果研究的問題既清及長程力，又涉及短程力（尤其是強力），則更需要建立新的理論。

1）對量子力學的審思

從量子力學發展到量子場論的時候，遇到了“發散困難”[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國的費曼和施溫格提出“重整化”方法，克服了“發散困難”。但是“重整化”理論仍然存在著邏輯上的缺陷，并沒有徹底克服這一困難。“發散困難”的一個基本原因是粒子的“固有”能量（靜止能量）與運動能量、相互作用能量合在一起計算[6]，這與德布羅意波在υ=0時的異性。

現在我陷入一個兩難的處境：如果采用傳統的德布羅意關系，就只得接受不合理的德布羅意波奇異性；如果采納修正的德布羅意關系，就必須面對使新的理論滿足相對論協變性的難題。是否有解決問題的其他途徑呢？我認為這個問題或許還與時間、空間的定義有關。現在的量子力學理論中時寬人的定義實質上依然是決定論的定義，而不確定原理是微觀世界的一條基本規律，所以時間、空間都不是嚴格確定的，決定論的時空要領不再適用。在時間或空間的間隔非常小的時候，描寫事情順序的“前”、“后”概念將失去意義。此外，在重新定義時空時還應考慮相關的物質運動的類別。模糊數學已經發展得相當成熟了，把這個數學工具用到微觀世界時空的定義中去可能是很值得一試的。

1）在二十一世紀物理學將在三個方向上繼續向前發展（1）在微觀方向上深入下去；（2）在宏觀方向上拓展開去；（3）深入探索各層次間的聯系，進一步發展非線性科學。

2）可能應該從兩方面去控尋現代物理學革命的突破口。（1）發現客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過審思相對論和量子力學的理論基礎，重新定義時間、空間，建立新的理論

第2篇：物理學論文范文

傳統的原子物理學教科書大多按照歷史發展的時間順序，即按照人類認識原子世界的具體過程，從“光譜”這一概念入手組織教學。這種教學的特點是以光譜實驗事實為主線，以玻爾的舊量子論為重點，用半經典半量子論的方法講授課程。但是對于這樣的教學內容和教學安排，學生并不容易掌握，而且讓學生花費大量的時間掌握這些不易理解最終又要被量子論修正的理論，看起來確實是沒有必要的。因此傳統的教學內容有些陳舊并且不易理解，也不能及時反映現代物理理論和科學技術發展的最新水平，因此必須用新觀點和新思想重新組織教學內容，以全新的角度構建這門課程的知識體系。在材料物理專業學生原子物理學的教學中，可直接用量子力學的理論研究原子結構及其運動變化規律。原子中電子的運動都遵循著量子力學的理論，而傳統教學中以學生不好理解的舊量子論為基礎，再用量子力學修正的做法并不符合學生的認知規律。因此可以直接用量子力學的理論來研究原子結構及其規律[1]，而將舊量子論僅僅作為一種鋪墊。實際教學中，可以先簡明扼要地介紹舊量子論的核心內容，而不必過多講授軌道的概念。可以刪除橢圓軌道理論和堿金屬原子的原子實極化和軌道貫穿等內容。這樣就實現了原子物理學課程知識體系現代化的第一步，用最新的量子力學理論成果講述原子中電子的行為。量子力學理論是從特有的波函數、哈密頓算符以及薛定諤方程等形式化的理論，以高度濃縮的數學形式借鑒了各學科的研究成果，從而形成了一套獨特的理論體系。實際講授中可以薛定諤方程為主線，由薛定諤方程引入微觀粒子的波函數，建立二階偏微分方程，從而定量描述微觀粒子客體的運動規律。一方面，根據不同的勢能表達，建立各種原子的薛定諤方程并求解，向學生闡述這些解的物理意義，并與實驗事實相對照，從而加深學生對原子結構的認識，進而把握原子內部結構的變化規律。另一方面，要突出德布羅意物質波的統計解釋。傳統教學內容總是先從經典物理學的角度和觀點看“粒子”和“波”這兩個概念，指出二者之間的相互排斥性，然后再引出微觀粒子的波粒二象性，并強調波粒二象性是微觀粒子客體區別于宏觀客體的一種屬性。這種講法常常會使學生產生困惑，覺得微觀客體很不可思議，超過了他們的認知和理解范圍。因此在講授時可以直接給出對德布羅意波的正確解釋，闡明微觀粒子的波動性并非指粒子和波一樣彌漫到整個空間，它本質上是粒子位置分布的一種概率波。為了更好實現教學內容的現代化，還應當在教學中穿插關于物理學前沿知識的專題，介紹近代物理學中和原子物理相關的最新發展和高新技術。在講授某些概念和原理時，可適當介紹最新應用成果和科技前沿。例如在講授原子的能級和激發時，可以詳細介紹激光產生的原理、特性以及應用等；在講到隧道效應時，可以介紹掃描隧道顯微鏡的原理及其發展；在講授X射線的吸收和透射時，可以介紹在醫學診斷和治療中具有廣泛應用的CT技術。增設這些前沿內容，一方面是為了加強理論知識與實際的聯系，使內容變得生動，提高學生的學習興趣，另一方面可以讓學生體會到當今科學與技術、生活的高度融合，開擴他們的視野，激發他們的創新熱情。原子物理學的發展伴隨了20世紀物理學的發展，并且隨著新的實驗發現、新模型新理論的建立而不斷深入[2]。從歷史上看，原子物理學的每次重大突破，都經歷著非常復雜曲折的過程，同時閃耀著物理學家創新精神的光芒。在課堂教學中，教師可以結合現代化的教學內容，抓住典型的歷史案例進行教學，讓學生了解到科學探究過程的艱辛，體會創新精神的可貴性，并學習科學家們為了探求客觀世界真理不畏艱辛、執著追求的科學品質和創新精神。

二、實現教學方法的現代化，突出學生的主觀能動性，培養學生的創新能力

教師教學的主要任務是傳授知識同時引導學生入門，為了更好地突出學生的主觀能動性和培養學生的創新能力，教師有必要改進原有的教學方法。除了教師講授、學生聽講的傳統教學方式外，還必須引入更加現代化的教學方式進行有益的補充[3，4]。在原子物理學課程的教學中，近代物理實驗應當占有舉足輕重的地位，很多重要的理論和結論都是由實驗直接引出的。因此要特別重視近代物理實驗，課堂教學時可以結合近代物理實驗，如夫蘭克—赫茲實驗、塞曼效應等。在實驗演示中，可以增強學生對微觀世界的認識，為他們提供更好的認識微觀世界的途徑。同時，在現有的實驗條件允許時，可以讓學生先動手做實驗，然后針對實驗結果進行分析，總結規律，從理論上給予解釋，從而加深學生對書本知識的認識和理解。在此過程中，可以給學生創造機會重現當年物理學家們探究的過程，讓學生能夠親身參與科學實驗與探究的過程，從而培養學生的創新思維能力。另外可以指導學生撰寫與課程相關的小論文，幫助培養學生的創新能力。學生撰寫的小論文，作為平時成績的一部分，計入學生的總評成績。論文的題目可以圍繞原子物理學的基本規律和應用，由學生自己選題、搜索資料并獨立撰寫。不僅可以激發學生的主觀能動性，拓寬他們的知識面，還可以培養學生獨立思考、勇于創新的品質。在這種教學過程中，可以充分體現教師引導、學生為主體的教學理念和方法，加強學生在專業課程學習中的主觀能動性，同時有意識地培養他們的創新能力。

三、實現教學手段的現代化，為學生創新精神和能力的培養創造情境條件

第3篇：物理學論文范文

一、易學自然觀

《周易》包括《易經》和《易傳》兩部分，實際上是上古巫文化化出的符號、周初時期占筮驗詞集錦和戰國末年理性詮釋的統合。作為《易傳》的十篇釋文已經完全脫離卜筮，建立起一套以陰陽為綱闡釋變化的理論體系。漢興，《周易》作為官學傳習和研究的對象，被尊稱為“五經”之首；漢易已經納入陰陽五行學說，隋唐時期易學即以其理性向科學領域滲透；進而逐漸形成以符號系統與以陰陽為綱紀相結合的范疇體系和理論結構。

易學對宇宙的基本觀點是：陰陽相涵相因、流變會通，構成一個合諧互補的有機整體。

張立文教授在《王船山易學思想略論》〔1-191〕中指出：船山的本體哲學，統體會通于和合。所謂和合者，就是“陰陽未分，二氣合一，氤氳太和之真體”。《易傳》有言“形而上者謂之道，形而下者謂之器”，作者認定道器是虛實范疇，虛與實的主要差異在于隱與顯。“形而上者是隱也”，隱不是無，而是潛在，是形而下所以存在的根據。“形而下者是顯也”，指有形質的東西，“即形之成乎物而可見可循者也”。即此可知，顯指可見可循的事物和現象，隱指寓于“器”而起作用的現象背后更本質的東西；而隱又不是虛無，“道不虛生，則凡道皆實也”。從而推定道乃實存之體，得出道器交與為體、相涵相因、流變會通的兩系統結構論。

道和器的關系究竟如何？就邏輯上講，“形上者乃形之所自生”，因為凡器皆有形，由“形”邏輯上得出對應于“形下”必然存在著“形上”。就二者的主從關系講，“當其未形而隱然有不可喻之天則，天以之化”，依此概括二者的關系為：道是器存在的依據；道通過器而表現自己，一切顯性的運動變化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度講，是“理不先而氣不后”，二者既不存在先后、本末之別，也就從根本上排除了天理、神創的觀念。

張教授立足于人文（兼及自然）闡述問題，認為“王船山道器、氣關系，充分體現和貫徹了《周易》和合人文的精神”，本文專門討論自然而不涉及人文。依據形上學本體哲學，自然界的物理客體應該分兩類，即“形之已成乎物”和“未形”，二者的本質區別在于形下之“顯”和形上之“隱”。

小結：易學自然觀是兩系統結構論。從靜態角度講，“萬物（包括宇宙自身）負陰而抱陽，沖氣以為和”；從動態角度講，“陰變陽，陽變陰，其變無窮”。所謂的易，就是講陰陽變化之理的學問，即“易以道陰陽”。

二、兩種物理學理論

物理學作為一門學術的名稱，是從亞里士多德的希臘文著作延續下來的，這個希臘詞的意思是探討自然的秩序和原理的“自然學”，亞氏又稱其為自然哲學。大約到18世紀中葉，由于學科內容的分化，自然史和化學從物理學中獨立出來，18世紀后半葉法國討論過留下的物理學意味著什么，結果是把物理學分為一般物理學和特殊物理學。前者指牛頓力學或由《自然哲學的數學原理》導出的以數學描述質點運動的傳統，后者包括聲、光、電、磁等廣泛領域。通常都把這種劃分說成是數學科學傳統和實驗物理學的分離。

1829年，泊松把當時法國物理學的思想傾向歸為兩類：物理力學和解析力學。他把前者的特征描述為“它的唯一的原理是把一切還原為分子運動，而這些分子是把力的效果從一點傳到另一點并保持這些力之平衡作用的核心”，即期望用天體運動的牛頓平方反比定律數學格式，精密地描述宇宙一切現象，稱牛頓范式；而后者則強調現象的解析格式，輕視對物理原因進行討論，稱非牛頓范式。1840年以后，牛頓范式的地位被非牛頓范式所取代；與之同時，拉格朗日原理被泊松和哈密頓予以發展，使力學成為完全分析的形式，并且以能量取代力的概念體系。本應該由之意識到“根本不存在純粹的力學現象，實際上運動總是結合著熱和電磁的變化，它們也規定運動”〔2-9〕，從而結束牛頓的“力學神話”，可惜的是西方哲學沒有能夠為物理學提供合適的自然觀，以后的物理學就在迷茫中走了許多彎路。對兩種范式的本質差異，一般都視為用幾何法還是用解析法的數學問題。

19世紀30年代之后，隨著實驗物理學的成熟，出現了實驗物理學和理論物理學之區分；物理學的理論又分原理理論和構造理論兩類。前者是先使用分析法在經驗中發現自然過程的普遍特征（即原理），然后給出各種過程必須滿足的數學形式的判據，比如牛頓力學；后者又叫“假說—演繹”法，即先確立“想象的原理”（即“假說”），然后采用反證法通過由原理導出的結論對原理進行證明，給出的內容與經驗所顯示的現象吻合得愈多愈一致，特別是能夠從假說來預言現象并得到證實，這種構造理論就愈成功。依據這種分類方法，一般都承認17世紀牛頓的《原理》和惠更斯的《論光》就分別代表了原理理論和構造理論。對這兩種理論劃分的依據主要在于思維方式，即前者采用分析法而后者采用綜合法。

三、兩類物理客體

牛頓的《原理》和惠更斯的《論光》，從近代物理學奠基開始，兩種截然不同的理論分別傳承為兩種體系，即牛頓范式——原理理論，惠更斯范式——構造理論，其本質差異不在思維方式和數學形式之不同，也不在是采用數學方法還是實驗方法之別，而在于研究的客體分屬于根本不同的兩類。

以質量對物體進行計量，并假定質量都集中在一個質點，以相互傳遞力的作用描述運動，是牛頓范式的核心觀念；非牛頓范式研究的光、熱、電、磁等現象，都不能以質量進行計量，最終認識到了這種現象都與“能量”直接相關，并且以能量取代了力學概念體系。

而今首當其沖應該明確的是物理學根本就不直覺研究“物質”，正象無法品嘗水果一樣，因為二者都是抽象的類概念。物理學只研究質量、能量、電量、時間和空間之間的關系，兩種理論的適用范圍不同，前者是關于質量系統的理論，后者則適用于能量系統。以往不適當地把能量說成是物質運動的形式（如“能即運動”）〔3-526〕，是產生混亂的肇端。現代物理學已經確認物理客體分兩類：宇觀上有分立的天球和連續輻射，微觀上分粒子和場，粒子物理學分費米子和玻色子，理論物理學稱其為物質粒子和相互作用；物理學理論也分用質量計量和時空描述、用能量計量和位形描述兩個系統。“我們首先把宇宙的物質內容分成兩個部分：“物質”即諸如夸克、電子和繆介子等粒子，以及“相互作用”諸如引力和電磁力等等”〔4-38〕。當代著名物理學家霍金居然會說出如此不合邏輯的荒唐話，不難看出“物質”這個誤用概念帶來的混亂是何等嚴重。

物理客體不能用“物質”這個概念進行抽象和概括，而應該分為質量和能量兩個系統，二者的本質差異有3：1、分立和連續；2、有無靜質量；3、量傳遞時物理客體僅只振動而不發生運動方向的位移。確認能量系統存在的依據有5：1、德西特從廣義相對論場方程得出沒有物質的宇宙時空解；2、無限的（負能電子）海的發現；3、愛因斯坦說：“依據廣義相對論沒有以太的空間是不可思議的”；4、3K微波背景輻射證明“空間”不空；5、粒子物理學的實驗發現，絕大多數粒子為瞬息億變的動態網絡。

“全〖ZZ(〗空間〖ZZ)〗充滿著相互作用著的各種不同的場”〔2-387〕，這種分布著某種物理量的空間，不同于經典物理學中作為參量的空間。“場從數學上表述了能量局域性概念”，“是一個具有無窮多自由度的動力系統”〔2-353〕。即此可知，一切自然現象雖表現為質量系統單元個體的運動和變化，動變之因卻源于能量系統的作用；而能量系統本身不通過作用于質量系統的效應也根本就無法觀測。物理學早已將物理客體分為彌散態粒子和凝聚態物體，3K微波輻射發現之后，就應該從分類學的角度再增添一種連續態網絡；進而將彌散態粒子分為質量子和能量子，如此一來，物理世界圖象就會變得非常清晰。

物理客體分物體、粒子、網絡三類，分別用質量、電量（或荷質比）、能量計量；人類生活的現實世界屬于質量系統（從天球到原子乃至質子、電子），能量系統則是一切運動變化的動力之源；所有的共振態、復合態粒子均屬于能量系統的動態網絡，只有那些穩定的能量子才有現實意義；不同能量子的有序組合構成信息（從質量系統講，傳遞信息必須有載體，而對能量系統，信息和載體則合而為一，于此無暇展開討論），可以用于操作質量系統的變化和存儲一切自然現象。

小結：物理客體分兩個系統三種態。質量系統和能量系統確實屬于“負陰而抱陽，沖氣以為和”的狀態；作為兩系統“中介”的彌散態，是演繹世間萬象的“大舞臺”；何以產生質量和電量，是現實世界存在的最根本機制。

四、時間和空間

無論哲學還是物理學，時間和空間都是一對非常重要的范疇，同時又是亙古至今爭論最多直到今天還沒有取得共識的兩個概念。16世紀之前，基本上沒有留下多少值得關注的重要論點；牛頓為了創立完整的力學體系，不得不提出人類歷史上第一個時空構架。他認為物質是在絕對空間中運動，時間不跟任何物質對象相關、自身等速地在那里流；時間和空間各自獨立互不相關。亦即是說時間和空間僅只是描述運動的參量。

現代物理學的發現則是：“廣義相對論用空時結構的幾何性質來表示引力場”〔2-328〕，場不但“是某種物理量的空間分布”，還是“一個具有無窮多自由度的動力系統”〔2-353〕。很顯然，時空結構應該被理解為改變物體或帶電粒子運動狀態的作用量。

依據質能兩系統結構論看待，即使在牛頓力學體系中，時空結構也是作用量而不是描述運動的參量。比如牛頓力學的第一號自然力——重力G=mg，如果沒有g作用于m，物體就不會自由下落，很顯然g是使m自由下落的作用量。如果用電磁作用相類比，g可以被稱為引力場強，其作用效應跟電場作用于電量沒什么兩樣。自從發現了動量和能量守恒之后，牛頓力學方程基本上已經不再使用，足以說明牛頓力學非常片面，能夠溝通三個領域最基本的物理量只有動量和動能，根本就不需要力這個概念。

時間和空間究竟指什么？答曰：二者分別是對能量系統單元個體持續性和廣延性的計量，恰如用質量計量物體、用電量計量帶電粒子那樣。

“空間一時間未必是一種可以認為離開物理實在的實際客體而獨立存在的東西。物理客體不是在空間之中，而是這些客體有著空間的廣延性”〔5-112〕。愛因斯坦如果對中國古典哲學稍有理解，就會再說一句：這些客體還有著時間的持續性。這種“物理實在的實際客體”即指能量系統而言。

能量系統雖是連續態，探究其具體作用時卻需要量子化。假定其最小單元為h，由ε＝hν＝h/T可知，只要測出周期T，即可以知道具體的能量值，同理測出波長即可知動量。故而可以說時間和空間是對能量系統兩種屬性的計量。

董光璧教授猜想對于不同的相互作用，應該“各有其時空結構”，是有道理的。用于電動力學的時空結構已經非常成功，“對于電磁相互作用，相對論提供的時空結構和量子論提供的能量結構，既在邏輯上自洽又與經驗相符”〔2-429〕；而對于質量，發揮作用的時空結構有ι2t-2和ιt-1兩種，對行星的運行則有R3/T2＝K。

小結：時空不是獨立的存在，而是用于計量能量系統屬性的概念構架。對于物體或帶電粒子，不同的時空結構作用于質量和電量可得能量和動量；對于能量系統，只需要用T和λ對基本單元個體計量，即是能量和動量。

五、兩種運動

討論過物理學不應該使用“物質”這個哲學范疇，明確了物理客體分質量、能量兩個系統，確立了質量、電量、能量和時空是基本的物理量，并且弄清了時（T）空（λ）可以直接作為計量能量和動量的基本量，不同時空結構又分別是驅動質量或電量的基本作用量之后，還應該討論一下運動形式問題。

亞里士多德很早就提出自然運動和強迫運動區分之必要，物理學界至今都沒有認真對待。所謂自然運動，應該是不受人的干預，不準附加任何人為條件的運動，比如自由落體、自組織系統的變化和行星運轉等（下文稱絕對運動）；所謂的強迫運動當指人為增添了特設條件的運動，比如將物體抬高、擺鐘和日常生活中經常發生的許多運動。

牛頓力學除自由落體之外，幾乎都有附加條件，將運動定義為一個物體對另一個物體的位移，運動的基點建立在物體對物體的作用（即力）之上，并將物體看作一個質點等，基本上都屬于質量系統的相對運動。現代物理學發現的因果關系被破壞，基本上都產生于對絕對運動和相對運動的作用機制之混淆。

“一個鐘所處的引力勢越低（深），它走得越慢，而那里發出的光在引力勢較高處去接收就會發生紅移”〔5-92〕，亦即是說原子鐘在那里發出的光頻率較小，周期變大。如果是擺鐘，依據T＝2πL/g，由于g變大，周期就必然變小。兩種鐘的結果居然完全相反，基于什么原因呢？這就恰好能夠說明相對運動和絕對運動的作用機制不同，顯示的結果就必然會適得其反。由于原子鐘的頻率直接決定于能量子的頻率，屬于絕對運動；而擺鐘的周期則由作用量g與彈性勢的平衡決定，屬于相對運動，g變大時相對而言等于固定不變的彈性勢變小，故而鐘的周期亦隨之變小。“量子理論和每一種合理的真實世界觀念都沖突”〔6-127〕；“量子力學改變了古典物理學的因果觀和實在論”〔2-328〕。這些觀念產生于發現了絕對運動和相對運動效果迥異，感到困惑的原因是沒有樹立起時間和空間“不再是事件在其中發生的被動的背景”，“相反的，它們現在成為動力學的量”〔4-53〕，根源在于沒有突破“物質”一元論的樊籬。

問起廣義相對論場方程的意義，通常的回答是：“物質和能量要使時空向其自身彎曲”〔4-60〕，反過來彎曲時空的曲率又決定著物體運動的路徑。這種表述本來存在一個因果互易的邏輯循環，只需要將誤用概念“物質”去掉，就變成了非常明晰的單因（能量）決定單果（質量運動路徑）的關系。再如“勢函數V表示質量系統對空間任意點的引力作用”〔2-361〕，實質上則是勢函數表示任意時空點對質量的趨動作用。作用和被作用的因果關系弄顛倒的原因，許多都出在用相對運動的觀念去解釋絕對運動；產生這種觀念的根源又非常久遠和牢固，先是哲學上把物質說成第一性，繼而近代科學一開始就決定只研究屬于第一性的質量和重量，外加擔心宗教神學找麻煩，所有物理學理論就都必須把物質或質量說成是運動變化的起因。依據兩系統結構論，動因僅來源于能量系統。

宇觀上的星體都是絕對運動，很早很早之前就受到許多哲人的關注，他們的不少觀點由于跟相對運動的理論不合，都受到了冷遇。歐拉認為“一切物理過程都是以太與物質相互作用的結果”〔2-180〕，歐多克斯認為“日、月和行星分別固定在想象的勻速轉動的天球上，星體本身不動，它們隨著天球運動”〔2-51〕，笛卡爾的觀點更明確：“宇宙空間充滿媒質的旋渦運動，天體被媒質的旋渦推動”〔2-145〕；最直觀形象的描述莫過于那個陰陽互動的太極圖，那是華夏先民無數代人仰觀俯察智慧的結晶。天空中所有星系或星系團無不都是一個渦旋，其中不少渦旋的中心根本就找不到質量（被稱為質量丟失的暗物質）。很顯然這些渦旋都是能量積累形成的畸變時空，那些特定的R3/2＝K的不同旋線上，都可能會有星體在做自然運動，根本就不需要什么引力作為向心力，自然也就沒有必要去找切線力的源。

易學中雖說沒有“自組織”這個詞，王船山卻早就講清了自組織的作用機制。“陽變陰合，乘機而為動靜”，“二氣之動，交感而生，凝滯而成物我之萬象”，如果將質量子和能量子類比為陰陽，這種說法還滿有道理的。

小結：運動有相對和絕對之別。因果關系被破壞的原因大都生之于用相對運動的理論去解釋絕對運動，根源在于物質一元論不能作為物理學的哲學基礎。

六、唯物宇宙觀

科學思想作為文化的一部分，在相當長的時間內世界各地都是沿著自己的傳統在發展；從16世紀開始，隨著西方殖民主義的掠奪，希臘傳統的科學逐漸傳播到世界各地。如今所說的近代科學，主要指希臘科學傳統的擴展，其間也不乏阿拉伯、中國和印度等地科學成果的積累。物理學思想的發展在很大程度上跟古希臘哲學有著非常密切的關系，古希臘哲學的自然觀主張人與自然分離。

在古希臘文化傳統中，從公元1世紀基督教創立開始，就出現了理性和信仰、哲學和神學的紛爭，科學思想的發展亦被打上深深的烙印。基督教成為國教之后，“知識服從信仰”成為教會的基本準則之一，于是就有人提出“學問來源于經驗”與之抗衡。

基督教創立不太久，某些護教派發現那些愚昧貧乏的教義抵抗不住古希臘、羅馬文化，特別是哲學，就開始從古希臘、羅馬哲學中尋找為教義辯護的依據，從而發展出貌似科學的神學，進而宣布真正的哲學和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原則。中世紀的歐洲幾乎一切學術都在宗教神學的桎梏之下，自然科學也不例外，布魯諾被活活燒死，伽利略遭受終生監禁，都因為他們的理論對神學不利。

唯物主義宇宙觀針對信仰先于理性提出物質第一性、意識第二性，自然科學總算找到了哲學基礎。由于近代科學確定只研究屬于第一性的質量和重量，而不研究與感覺有關的第二性，即把意識范疇留給宗教，總算爭得了一席之地。當我們立足于現代科學的成果和困惑，去反思物理學發展的歷史時發現，把物質和意識的關系視為全部、特別是近代哲學重大基本問題的唯物主義哲學，根本就不能作為物理學的理論基礎。為了從神學桎梏下掙脫出來，選擇第一性、第二性之分的哲學雖說必要，終歸總逃不掉為臨時應付而“舉債”付出更高的代價。

物質和意識對立，對立的雙方是自然和人，這是古希臘自然與人分離自然觀的延續。這種哲學適用的范圍應該是人天系統，即探討的中心課題是人與自然的關系；而物理學則屬于純客觀地探討自然界的秩序和原理的學問，亦即是說它只研究物質和物質之間的聯系、相互作用和運動變化規律等問題，絲毫不涉及物質與意識關系的內容。故而我們認為，唯物主義宇宙觀雖說使物理學擺脫了宗教神學的束縛，而成為一門獨立的學科，卻不能做為物理學的哲學基礎。

自然界是一個有機整體，要探討其運動變化的規律，就不應該將所有的物理客體用“物質”一個概念概括。因為變化只能發生在至少兩種客體之間，如MN和NM；而MM則是永遠無法觀測的。

“科學史界越來越多的學者認識到，站在現代科學的立場尋找歷史來龍去脈的做法有誤入歧途的危險，轉而采取從原來的境況中重新闡釋科學思想”〔7-2〕，不少人發現了《周易》中保留著自然學的原初形式，可以為科學發展提供有益的哲學啟迪。本人沿著這條進路摸索多年，學習探尋的心得是，物理學只有依據兩系統結構論的自然觀，才可以討論變與不變。

易以道陰陽；萬物負陰而抱陽，沖氣以為和；陰變陽，陽變陰，其變無窮；陽變陰合，乘機而為動靜；二氣之動，交感而生，凝滯而成物我之萬象——僅依據上述五句富涵哲理的格言，對物質、時間、空間、運動和因果關系等重要概念做一些簡要的剖析，就可以理出一條新的思路。如果依據兩系統結構論，對物理學的概念和理論進行一次新的整合與梳理，極有可能會將物理學帶出當前的困境。不當之處，敬請各位師長、同仁指正。

參考書目：

1、朱伯昆主編《國際易學研究》第三輯，華夏出版社1997年版

2、董光璧等著《世界物理學史》吉林教育出版社1994年版

3、《馬克思恩格斯選集》第三卷人民出版社1972年版

4、(英)霍金著《霍金講演錄》湖南科技出版社1995年版

5、倪光炯等著《近代物理》上海科技出版社1979年版

第4篇：物理學論文范文

一、形象思維中的形象淡漠

形象思維在初中學生的物理學習中起著極為重要的作用。如果學生對特定條件下的物理現象和過程，在頭腦中沒有建立起正確的物理形象，不會利用物理形象進行思維，就難以把文字敘述、數學表達式和現實過程聯系起來，也就難以正確地進行分析、推理、判斷等邏輯思維活動。例如：學生頭腦中因為沒有物質原子結構的初級模型的正確形象和電子運動的動態過程的正確圖景，則對于摩擦起電的理解、對于電的中和的理解、對于帶正電與帶負電的理解都產生了困難；又因為學生頭腦中沒有建立起光線的鮮明正確形象，沒有建立起光的直線傳播的物理圖景，就難以理解和分析影子形成、小孔成像等許多具體的物理問題。

二、因果思維條件的制約

事物的因果聯系總是受著條件制約的。對條件的認識是一種較復雜的思維過程，一些思維能力不強的學生難于進行這類思維；對教材不理解或理解不透的學生也無法對一些條件進行分析和選用，從而使得在有條件關系的習題面前一些學生顯得無能為力。如關于功的定義及計算方法，絕大多數學生都能流暢地表達出來，但解答具體問題時，很多學生又往往不自覺地把“在力的方向上”這一限制條件拋在腦后，從而出現錯誤。

三、逆向思維不知反其道而行之

逆向思維是從對立的角度去考慮問題。逆向思維解題的顯著特點就是以未知為起點，運用有關概念、定律、定理找出有關物理量方面的聯系，層層推理，確定解題路線的分析途徑。由于受平時大量的從已知到未知解題方法的思維定勢的影響，加之有的教師沒有注意進行逆向思維的訓練和能力的培養，很多學生不善于甚至不知道運用逆向推理、逆向論證、逆向分析。如一半以上的學生總認為拋出去的物體受到重力和拋力共兩個力的作用，其原因除受“拋”字的干擾外，更主要的是不善于進行逆向分析或逆向論證，假如拋力存在，這個拋力的施力物體是誰呢？反過來想一想問題就迎刃而解了。

四、比較思維中的操作不當

比較思維是初中物理學習中最常見的一種思維方式，按理說初中學生應能較好的掌握比較思維的方法進行比較推理、比較分析、比較論證。但實際情況并非如此，調查表明近一半的學生在比較思維中不善于通過比較來認識事物的本質，有的完全不理解兩種事物的可比性，有的不理解比較的一般作用在解題中的特殊作用，不善比較兩種事物的共性和個性，不善于舍同求異或舍異求同。如回答直流發電機與交流發電機在主要結構上有何不同時，很多學生先直接回答直流發電機的特點以后，再回答交流發電機的特點，而不去比較兩者在結構上的差異。同樣，有相當多的學生在實際應用中不能區分相鄰、相近的物理概念、物理量等。

如壓力和壓強，有用功、額外功和總功，功和功率，功率和機構效率，左手定則和右手定則等。

五、思維定勢導致思維嵌塞

第5篇：物理學論文范文

一、21世紀物理學的幾個活躍領域

蒸蒸日上的凝聚態物理學

自從80年代中期發現了所謂高臨界溫度超導體以來，世界上對這種應用潛力很大的新材料的研究熱情和樂觀情緒此起彼伏，時斷時續。這種新材料能在液氮溫區下傳導電流而沒有阻抗。高臨界溫度超導材料的研究仍是今后凝聚態物理學中活躍的領域之一。目前，許多國家的科學工作者仍在爭分奪秒，繼續進行競爭，向更高溫區，甚至室溫溫區超導材料的研究和應用努力。可以預計，這個勢頭今后也不會減弱，此外，高臨界溫度的超導材料的機械性能、韌性強度和加工成材工藝也需進一步提高和解決。科學家們預測，21世紀初，這些技術問題可以得到解決并將有廣泛的應用前景，有可能會引起一場新的工業革命。超導電機、超導磁懸浮列車、超導船、超導計算機等將會面向市場，屆時，世界超導材料市場可望達到2000億美元。

由不同材料的薄膜交替組成的超晶格材料可望成為新一代的微電子、光電子材料。超晶格材料誕生于20世紀70年代末，在短短不到30年的時間內，已逐步揭示出其微觀機制和物理圖像。目前已利用半導體超晶格材料研制成許多新器件，它可以在原子尺度上對半導體的組分摻雜進行人工“設計”，從而可以研究一般半導體中根本不存在的物理現象，并將固態電子器件的應用推向一個新階段。但目前對于其他類型的超晶格材料的制備尚需做進一步的努力。一些科學家預測，下一代的電子器件可能會被微結構器件替代，從而可能會帶來一場電子工業的革命。微結構物理的研究還有許多新的物理現象有待于揭示。21世紀可能會碩果累累，它的前景不可低估。

近年來，兩種與磁阻有關的引起人們強烈興趣的現象就是所謂的巨磁阻和超巨磁阻現象。一般磁阻是物質的電阻率在磁場中會發生輕微的變化，而巨磁和超巨磁可以是幾倍或數千倍的變化。超巨磁現象中令人吃驚的是，在很強的磁場中某些絕緣體會突變為導體，這種原因尚不清楚，就像高臨界溫度超導材料超導性的原因難以捉摸一樣。目前，巨磁和超巨磁實現應用的主要障礙是強磁場和低溫的要求，預計下世紀初在這方面會有很大的進展，并會有誘人的應用前景。

可以預計，新材料的發展是21世紀凝聚態物理學研究重要的發展方向之一。新材料的發展趨勢是：復合化、功能特殊化、性能極限化和結構微觀化。如，成分密度和功能不均勻的梯度材料；可隨空間時間條件而變化的智能材料；變形速度快的壓電材料以及精細陶瓷材料等都將成為下世紀重要的新材料。材料專家預計，21世紀新材料品種可能突破100萬種。

等離子體物理與核聚變

海水中含有大量的氫和它的同位素氘和氚。氘既重氫，氧化氘就是重水，每一噸海水中含有140克重水。如果我們將地球海水中所有的氘核能都釋放出來，那么它所產生的能量足以提供人類使用數百億年。但氘和氚的原子核在高溫下才能聚合起來釋放能量，這個過程稱為熱核反應，也叫核聚變。

核聚變反應的溫度大約需要幾億度，在這樣高的溫度上，氘氚混合燃料形成高溫等離子體態，所以等離子體物理是核聚變反應的理論基礎。1986年美國普林斯頓的核聚變研究取得了令人鼓舞的成績，他們在TFTR實驗裝置上進行的超起動放電達到20千電子伏，遠遠超過了“點火”要求。1991年11月在英國卡拉姆的JET實驗裝置上首次成功地進行了氘氚等離子體聚變試驗。在圓形圈內，2億度的溫度下，氘氚氣體相遇爆炸成功，產生了200千瓦的能量，雖然只維持了1.3秒，但這為人類探索新能源——核聚變能的實現邁進了一大步。這是90年代核能研究最有突破性的工作。但目前核聚變反應距實際應用還有相當大的距離，技術上尚有許多難題需要解決，如怎樣將等離子加熱到如此高的溫度？高溫等離子體不能與盛裝它的容器壁相接觸，否則等離子體要降溫，容器也會被燒環，這就是如何約束問題。21世紀初有可能在該領域的研究工作中有所突破。

納米技術向我們走來

所謂納米技術就是在10[-9]米（即十億分之一米）水平上，研究應用原子和分子現象及其結構信息的技術。納米技術的發展使人們有可能在原子分子量級上對物質進行加工，制造出各種東西，使人類開始進入一個可以在納米尺度范圍，人為設計、加工和制造新材料、新器件的時代。粗略的分，納米技術可分為納米物理、納米化學、納米生物、納米電子、納米材料、納米機械和加工等幾方面。

納米材料具有常規材料所不具備的反常特性，如它的硬度、強度，韌性和導電性等都非常高，被譽為“21世紀最有前途的材料”。美國一研究機構認為：任何經營材料的企業，如果現在還不采取措施研究納米材料的開發，今后勢必會處于競爭的劣勢。

納米電子是納米技術與電子學的交叉形成的一門新技術。它是以研究納米級芯片、器件、超高密度信息存儲為主要內容的一門新技術。例如，目前超高密度信息存儲的最高存儲密度為10[12]畢特／平方厘米，其信息儲存量為常規光盤的10[6]倍。

納米機械和加工，也稱為分子機器，它可以不用部件制造幾乎無任何縫隙的物體，它每秒能完成幾十億次操作，可以做人類想做的任何事情，可以制造出人類想得到的任何產品。目前采用分子機器加工已研制出世界上最小的（米粒大小）蒸汽機、微型汽車、微型發電機、微型馬達、微型機器人和微型手術刀。微型機器人可進入血管清理血管壁上的沉積脂肪，殺死癌細胞，修復損壞的組織和基因。微型手術刀只有一根頭發絲的百分之一大小，可以不用開胸破腹就能完成手術。21世紀的生物分子機器將會出現可放在人腦中的納米計算機，實現人機對話，并且有自身復制的能力。人類還有可能制造出新的智能生命和實現物種再構。

“無限大”和“無限小”系統物理學

“無限大”和“無限小”系統物理學是當今物理學發展的一個非常活躍的領域。天體物理和宇宙物理學就屬于“無限大”系統物理學的范疇，它從早期對太陽系的研究，逐步發展到銀河系，直到對整個宇宙的研究。熱大爆炸宇宙模型作為本世紀后半葉自然科學中四大成就之一是當之無愧的。利用該模型已經成功地解釋宇宙觀測的最新結果。如宇宙膨脹，宇宙年齡下限，宇宙物質的層次結構，宇宙在大尺度范圍是各向同性等重要結果。可以說具有暴脹機制的熱大爆炸宇宙模型已為現代宇宙學奠定了一定的基礎。但是到目前為止，關于宇宙的起源問題仍沒有得到解決，暴脹宇宙論也并非十全十美，事實上想一次就能得到一個十分完善的宇宙理論是很困難的，這還有待于進一步的努力和探索。

“無限大”系統物理學還有兩個比較重要的問題是“類星體”和“暗物質”。“類星體”是1961年發現的，一個類星體發出的光相當于幾千個星云，而每個星云相當于1萬億個太陽所發出的光，所以對類星體的研究具有十分重大的意義。60年代末，科學家們發現一個編號為3C271的類星體，一天之內它的能量增加了一倍，到底是什么原因使它的能量增加如此迅速？有待于21世紀去解決。“暗物質”是一種具有引力，看不見，什么光也不發射的物質。宇宙中百分之九十以上的物質是所謂的“暗物質”，這種“暗物質”到底是什么？我們至今仍不清楚，也有待于下世紀去解決。

原子核物理和粒子物理學則屬于“無限小”系統物理學的范疇，它從早期對原子和原子核的研究，逐步發展到對粒子的研究。粒子主要包括強子（中子、質子、超子、л介子、K介子等）、輕子（電子、μ子、τ輕子等）和媒介子（光子、膠子等）。強子是對參與強相互作用粒子的總稱，其數量幾乎占粒子種類的絕大部分；輕子是參與弱相互作用和電磁相互作用的，它們不參與強相互作用；而媒介子是傳遞相互作用的。目前，人們已經知道參與強相互作用的粒子都是由更小的粒子“夸克”組成的，但是至今不能把單個“夸克”分離出來，也沒有觀察到它們可以自由地存在。為什么“夸克”獨立不出來呢？還有一個不能解釋的問題是“非對稱性”，目前我們已有的定理都是對稱的，可是世界是非對稱的，這是一個有待于解決的矛盾。尋找獨立的夸克和電弱統一理論預言的、導致對稱性自發破缺的H粒子、解釋“對稱”與“非對性”的矛盾，是21世紀粒子物理學研究的前沿課題之一。

從表面上看“無限大”系統物理學與“無限小”系統物理學似無必然的聯系。其實不然，宇宙和天體物理學家利用廣義相對論來描述引力和宇宙的“無限大”結構，即可觀察的宇宙范圍；而粒子物理學家則利用量子力學來處理一些“無限小”微觀區域的現象。其實宇宙系統與原子系統在某些方面有著驚人的相似性。預計21世紀“無限大”系統物理學將會與“無限小”系統物理學結合得更加緊密，即宏觀宇宙物理學和微觀粒子物理學整體聯系起來。熱大爆炸宇宙模型就是這種結合的典范，實際上該模型是在粒子物理學中弱電統一理論的基礎上建立起來的。可以預計，這種結合對科技發展和應用都會產生巨大的影響。

二、跨世紀科學技術的發展趨勢

科學技術能否取得重大突破的關鍵取決于基礎科學的發展。所以，首先必須重視基礎科學的研究，不能忽視更不能簡單地以當時基礎科學成果是否有用來衡量其價值。相對論和量子力學建立時好像與其他學科和日常生活無關，直到20世紀中期相對論和量子力學在許多科學領域中引起深刻的變革才引起人們的足夠重視。可以說，20世紀幾乎所有的重大科技突破，像原子能、半導體、激光、計算機等，都是因為有了相對論和量子力學才得以實現。可以說，沒有基礎科學就沒有科學技術、社會和人類的發展。

20世紀重大科技成果的成功經驗證明，不同學科間的互相交叉、配合和滲透是產生新的發明與發現，解釋新現象，取得科學突破的關鍵條件之一。例如，核物理與軍事技術的交叉產生了原子彈；半導體物理與計算技術的交叉產生了計算機。可以預計，21世紀待人類掌握核聚變能的那一天，一定是核物理、等離子體物理、凝聚態物理和激光技術等學科的交叉和配合的結果。這也是21世紀科學技術的發展趨勢之一。

第6篇：物理學論文范文

1、物理學中蘊含的哲學思想

物理學和哲學相互促進相互發展，物理學為哲學思想的建立提供了事實依據，哲學對物理學的發展具有指導作用。物理學的教學過程就是以觀察和試驗為基礎，進行科學的分析和抽象，歸納得到規律性的認識，然后再把規律運用到實踐中去，正是實踐——理論——再實踐的辯證唯物主義的認識論。

1.1、物理教學要使學生樹立辯證的思想，學會“一分為二”的看問題。但是物理學畢竟與哲學不同，教學中不能刻意去追求，應該蘊辯證法于教學過程中。如在教學《導體和絕緣體》一節時，教師一開始可以創設情景設置如下疑問：能否用塑料做導線的芯？然后指導學生圍繞這一問題進行實驗，研究那些物體容易導電，那些物體不容易導電。從而學生把物體分成兩類：導體和絕緣體。此時要提示學生課堂一開始提出的疑問，學生自然會明白塑料是絕緣體，不能做導線的芯。然后教師演示玻璃達到紅熾狀態導電的實驗，得出絕緣體和導體沒有絕對界限，條件改變了絕緣體就可以導電了，再問塑料能否做導線的芯？學生自然有了更深的認識。再介紹壓電陶瓷、導電塑料等新型的導電材料。這樣在潛移默化中滲透了辯證的思想，而且還能激發學生強烈熱求知欲，有助于學生創新思維的培養。

1.2、“對立統一規律”是宇宙中的根本規律，也必然存在于許多物理過程中，因此在中學物理教學過程中要注重滲透這一觀點。例如關于水的蒸發，其實質是水的液氣兩態的轉變過程，既存在著水轉變成水蒸氣的過程，又同時存在著水蒸氣轉變成水的過程，如果前者占優勢，則水轉變為水蒸氣，如果后者占優勢，則水蒸氣轉變成為水。如果兩種過程呈均衡之勢，則系統中水和水蒸氣共存，并且處于動態平衡之中。在再如作用力和反作用力，也體現著“對立統一規律”。如果學生具備了這一思想，就會正確認識力的作用是相互的。教學過程中如果只簡單的講授知識，而不去挖掘其蘊含的“對立統一規律”，就無法使學生領會到物理現象發展和變化的過程。忽略了過程只看結果，就違背了物理學的認知規律。

1.3、事物是普遍聯系的這一哲學思想，推動了物理學的研究與發展，哲學的思想對物理學的研究起著指導作用。例如：冥王星的發現就是基于萬有引力定律，定律認為力的作用是相互的，事物之間是普遍聯系的，當科學家們觀測到海王星的實際運行軌道與用萬有引力定律計算出的軌道不符時，大膽推測了太陽系還存在著第九顆星星。再如：能量守恒定律的學習，空中勻速下降的降落傘，豎直下落的乒乓球，最后都靜止在地面上，他們的機械能都消失了嗎？基于事物是普遍聯系的認識，才能知道能量可以相互轉化的規律。

2、物理學中的等效思想

等效即效果相等，它是理解物理概念和規律，解決物理問題的重要方法。

2.1、運用等效法可以加強對物理概念和規律的理解。合力的概念是一個力的作用效果與幾個力的作用效果相等，那么這個力就是這幾個力的合力。這是最具代表性的等效，因此在教學時只要引導學生用等效的思想去理解合力及力的合成，就會收到意想不到的效果。從而對后面學習的浮力——等效于壓力差，也就會迎刃而解了。另外，質點和剛體也是等效思想在物理學中的具體體現。可見等效在物理學中是非常重要的一種思想和方法。

2.2、等效的方法可以將復雜的問題簡單化。在電學中就可以用等效電阻將復雜的混聯電路簡化。例如下圖:已知R1=8ΩR2=2ΩR3=2ΩR4=4Ω；求總電阻。

我們就可以用等效的想法求出最后R=4Ω。

再如，下面這道物理競賽試題：在一個半徑為R，密度為ρ的均勻的薄鐵片上，挖去一個半徑為r的圓，并且小圓與大圓相內切，請找出剩余部分的中心的位置。此題看上去無從著手，但是用等效的方法，就可以做到化繁為簡。

我們可以連接兩個圓的連心線，一定經過公切點A，并交大圓于P。

那么如果以大圓的圓心O2作為支點，就可以把此題等效為

杠桿的平衡問題。如果設剩余部分的質量為M，重心在C處。

小圓部分質量為M1，重心必然在圓心O1處。則有

M1gO1O2=MgO2C

問題迎刃而解。

3、觀察和實驗是研究物理學的基本方法

物理學是一門以實驗為基礎的學科。觀察和實驗是獲得

感性材料，探索物理規律，認識物理世界的基本手段，也是檢驗物理理論真理性的唯一標準。

3.1、觀察，主要是指人們對于物理現象在自然發生的條件下或者有目的的實驗下，進行考察分析的一種方法。伽利略在觀察教堂里的掛燈，隨風擺動的等時性而發明了鐘擺；牛頓因為觀察自由落體，而發現了萬有引力；居里夫人鍥而不舍的觀察實驗，而發現了鐳的放射性。觀察不應該是無目的的，而應該是有意識的、長久的、借助儀器和工具進行的。觀察中還應該排除干擾，發現現象后面的本質的規律。

3.2、觀察有了收獲就應該用實驗去驗證。實驗就是借助科學儀器和設備，甚至自己制造儀器，設法控制或者模擬物理現象或者過程，在有利的條件下研究物理規律的方法。而物理實驗中最常用的思維和研究方法就是控制變量法。所謂控制變量法就是在研究一個因素與多個變量之間的關系時，有意控制其中一些變量固定不變，研究其中一個變量與因素的關系，例如在研究影響電阻大小的因素時，電阻與導體的材料、粗細、和長度有關，如果我們研究電阻與材料的關系，就可以有意識的控制導線的粗細和長度。即可以取相同粗細、同樣長度的銅線和鎳鉻合金線來進行實驗。如果學生掌握了這種基本的方法，對于提高實驗操作能力，有很大的幫助和促進作用。

另外，觀察和實驗還應該注重培養學生嚴謹的科學態度和科學精神，使之實事求是。因此實驗是應該讓學生養成尊重實驗事實、尊重科學的習慣。教師要告訴學生每一個物理規律的發現都不是一帆風順的，科學家們不知道做了多少次實驗，品嘗過多少次失敗。失敗乃成功之母。學生養成了良好的實驗習慣和一絲不茍的工作作風，也許會在將來的某一次實驗中因為不放過一個不同的數據而有重大的發現吶！

第7篇：物理學論文范文

1.優化教學內容,提高教學質量

考慮到針對物理專業的課程學時數少,但內容多,重點和難點多,而學生動手能力較弱,過于注重理論公式的推導等情況,整合了“模擬電子技術”課程內容結構,逐步減少理論學時,增加實驗學時,使二者比例達到一個最合理值。刪減部分陳舊知識,融入新技術的應用,以理論為基礎,強調應用,將理論與實踐、技術與應用較好的融合在一起。

2.教材與參考書目選用應符合物理師范生專業特點

全國各大高校都陸續出版了許多優秀的教材。但是每一本教材的側重點和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材,由童詩白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點。所以選取更側重于基本概念的講解,邏輯性強,知識點豐富,學生需要掌握的內容多,由童詩白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業的學生。

3.核心突出內容的取舍

模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現實生活中大多信號較為微弱的模擬信號,所以要進行信號的放大,這也是模擬電子技術課程的核心部分。所以本課程的核心內容自然非放大電路莫屬。與此同時,現實生活中相關器件的供電電源很多為直流電源,所以必然需要一種將電廠的交流電轉為直流的電路,此電路就是直流穩壓電源。由此可知,主講內容就是放大電路和直流穩壓電源,尤其是放大電路部分。

二、教學方法和教學手段改革

1.教學方法多元化

在選擇教學方法的時候,要特別注意培養學生的感性認識,以調動學生的主觀能動性為目的。比如在講授“反饋”概念時,我們可以運用類比教學法。教師可以以常見的冷暖空調的溫度調節過程為例。另外在教學過程中,也需多運用啟發式教學法,教師只有善于提出問題,才能更好地啟發學生進行積極的思考,變被動接收為主動學習。

2.充分利用仿真軟件

因為師范生最在意教學形式,如果僅僅在課堂平白地傳授復雜的模擬電路理論知識,枯燥的形式會讓師范生認為理論與實際相差太遠,進而對電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時,利用計算機仿真技術,將虛擬電子實驗引入課堂教學中,可以隨時進行電路連接、仿真和測量,增強了教學的直觀性、形象性和生動性,有助于加強課堂互動,激發和調動學生的學習興趣,從而實現了理論教學和實踐教學的有機結合。

三、實踐教學環節

1.實驗準備

首先在開展實驗之前,在理論課堂上通過多媒體課件,使學生們對常用電子儀器、半導體元器件、實驗箱等有直觀認識,并進行演示實驗,以激發其興趣。其次針對不同的實驗教學內容,采取不同的實驗指導形式。

第8篇：物理學論文范文

求學網為您提供“高中物理教學論文高一物理學習方法”解決您在寫物理教學論文中的難題

高中物理教學論文高一物理學習方法

以上就是我們為您準備的“高中物理教學論文高一物理學習方法”，更多內容請點擊求學網論文頻道。

第9篇：物理學論文范文

小學升初中是一個角色的轉變，初一進入初二是知識又上了一個新臺階，他們將接觸一門新的學科——物理。如何吸引學生，培養其學習物理的興趣？某些老師認為樹立威信最重要，因此在第一節師生見面的開場白上，多數老師都宣布了“鐵”的課堂紀律，課堂上的要求，以及學習物理的重要性，和對將來中考的影響，也許這種方法保證了以后的課堂紀律，但這樣必然對學生心理產生負面影響，也不利于學生發展，學生處處小心，擔心自己出錯或學不好物理影響將來中考，不利于發揮學生學習的積極性和主動性。更不能提高學生的學習興趣。因此，第一堂課的第一印象非常重要，老師應該是和藹可親的，而不是又兇又惡的“老虎”。師生之間應建立“平等對話，共同發展”的關系，這樣才能激發起學生學習物理的興趣。在第一堂師生見面課的時候應從以下幾個方面講起。如作一些簡要的自我介紹；簡要的紀律說明，強調作業要求等；特別是介紹有關物理的一些趣事，例如筷子放入裝有水的碗中看起來是彎折的，這是光的折射；“天狗吃月”是光在同一種均勻介質中沿直線傳播；我國的萬里長城以及埃及的金字塔的修建是用什么工具來運輸此龐大的石頭；死海不死的原因；第一次世界大戰期間，一名法國飛行員在2000m高空飛行的時候，發現臉旁有一個小東西，以為是一只小昆蟲，敏捷地把它抓了過來，令他吃驚的是抓到竟是一顆德國的子彈。為什么飛行員能抓住一顆子彈呢，你學了運動的相對性后，你也能像飛行員一樣抓住一顆子彈的。軍事上上使用的核潛艇，宇宙飛船，過山車等與物理有關的知識。上知天文，下曉地理。可以講到下課鈴響，讓學生感到一游未盡。一節課下來，會讓學生認識到老師知識淵博，同時對老師產生敬佩心理。自然會對物理學習產生興趣，覺得物理非常有趣，一心的想要學物理。“萬事開頭難”，好的開頭已成功了一半。

二，上課之門

在教學過程中不僅要教書，還要注意育人。而有些教師只注重了知識的傳受，忽約了對學生的思想教育。利用物理課本上編寫的一些科學家好學的精神對學生進行教育，既可以激發學生的學習興趣，又達到教育學生的目的。如法國科學家安培好學的故事：有一次，他在路上邊走邊思考問題，猛一抬頭，發現前面有一塊黑板，不由喜上心頭，馬上掏出一支隨身攜帶的粉筆，把腦袋中的問題計算起來，這塊黑板向前移動了，安培一邊跟著前移，一邊計算著。漸漸的黑板移動更快了，這位專心的計算者也跟著跑起來。當他實在跑不動而停下來時，發現這并不是什么黑板，而是馬車的后背。他望著車背上的公式漸漸遠去，懊喪地嘆了一口氣“唉！可惜還沒有算完。”當然課堂教學是完成教學內容的重要手段，教學“六認真”是必不可少的。除做好常規的教學外，針對整體基礎水平差的學生，還應注意以下方面：

第一方面，上課前盡量了解學生情況，針對性備課，立足于課本，講解盡量淺顯易懂。課堂氣氛要活躍，語言要風趣，幽默，提倡輕松愉快教學法。如以故事導學：用“猴子撈月”的故事引入平面鏡成像；用“阿基米德鑒定黃冠”的故事引入密度的測量實驗。課堂偶發事件的處理還要講究藝術，注意隨機應變，臨變不慌，因勢利導。有的老師遇類似情況就過于緊張，方寸大亂，不知如何是好，往往含糊其辭，敷衍搪塞，要么置之不理，消極回避：要么大動肝火，怒斥學生。轉嫁危機，這些非但無助于問題的解決，反倒使問題復雜化，并影響老師在學生心目中的威信。如一位老師在連電路時，連好后燈泡不亮，下面的同學都在嘀咕，而這為老師沒有慌，而是說前面我們已經學過電壓表檢驗電路的故障，下面我們就用學過的知識來檢查是那里出了問題。結果這位老師熟練的找出了毛病，同學們也佩服的笑了。由于老師的冷靜而生智及時調整了教學過程，不僅沒有影響教學進度，反而在學生頭腦中鞏固了用電壓表檢查電路故障這一技能。

第二方面，做好書上的演示實驗，提高學生的興趣。如人們拿著雞蛋的時候都小心謹慎的，但如果將雞蛋握在手中即使用較大的勁也壓不壞。在演示的時，可以叫一位力氣較大的同學來完成，讓學生覺得實驗的真實性。再解釋其中的道理是因為在壓力一定時，受力面積越大，壓強越小的原因。再比如說，講蒸發吸熱時，讓學生自己在手臂上涂上酒精親身體驗蒸發吸熱的感覺，讓他們身臨其境。再發兩支溫度計給學生，將其中的一支涂上酒精，待一會后，對比兩支溫度計的示數，讓學生自己得出結論，驗證蒸發是一個吸熱的過程。

第三方面，對于學生實驗更應該認真對待，讓學生親自參與，親自動手，培養學生的動手能力。如在上串并聯電路時學生就很感興趣。老師在演示的時候，就伸長脖子在觀察，如果讓他們自己去連接電路，則一定會有很高的興趣，因此，我們在講解后應該放手讓學生自己去完成實驗。如在研究凸透鏡成像的特點時，一些老師是先總結了透鏡成像的特點，再讓學生去做實驗，這樣學生帶著結論去完成實驗不利于發揮學生的探究能力。在上這一內容時可以調整一下，先讓學生去完成實驗，再和老師一起總結。這樣更利于發揮學生的探究能力，也充分調動了學生的興趣。我們還可以利用生活中常見的物品來做一些有趣的小實驗，激發學生的興趣。如用廢牙膏皮來完成“核潛艇”浮沉實驗。用

氣球來演示力的作用效果實驗等。

第四方面，還要注意曉之以理，動之以情。莎士比亞說過“贊美是照在人心靈的陽光，沒有陽光，我們就不能生產”。廉姆杰爾說過“人性最深切的需求就是渴望別人的欣賞”所以對于差生，我們應該善于發現他們的閃光點并及時加以表揚鼓勵，增強他們的自信心。如我校某班有一位成績差的學生，但對體育特別愛好，在一次運動會上為班上奪得了多項第一，老師發現后給與他肯定并說如果他把這種勇于拼搏，不怕吃苦的精神放到學習上，那你的成績一定會提高，一定會迎得老師和同學的贊揚。結果這位同學受到老師的贊揚和鼓勵后，刻苦學習，成績一直上升，后來考入了某重點體院。教師一句贊揚的語言，一個鼓勵的眼神，一次頷首的微笑，一個肯定的動作，一次低難度的考試，都可以使差生體會到鼓勵，信賴，滿意的情感，從而樹立起學好物理的自信心，促使他們逐步轉化。

三：課后作業處理

在新課程標準背景下，布置作業不能僅限于書本知識或理論知識，必須加強課程內容與學生生活以及現代社會發展的聯系。減少死記硬背，機械訓練。我在我校06級二班試著這樣實驗了一個月，同時進行了一次檢測，從分析看，根據我校情況，不能完全丟掉死記硬背機械訓練，因為有一部分學生的基礎太差，還不能完全丟掉課本，相反的在這方面還應加強。因此在布置作業時應從以下方面著手。為了避免出現優生“吃不飽”，學困生“吃不了”，采取分層次布置作業，向不同層次的學生推薦作業范圍，讓學生在不同范圍內自由選擇，只限最少題量，而不作同一要求，分選做題和必做題。讓有精力的學生做更富有個性的作業。要求基礎差的同學記住書上的公式，定義等知識點。

針對整體基礎差的學生，從以上方面進行加強，多花精力，曉之以理，動之以情，激之以行，一定能啟發學生強烈的求知欲望，提高學生對物理的學習興趣，從而提高他們的學習成績，全面完成義務教育的教學任務。